带你彻底了解半导体产业,详细解读中国芯片到底如何
发布时间:2023-02-27浏览次数:570

  这段时间中美贸易战正在进行,中兴通讯被美国商务部禁售制裁7年的消息引起了业内的轩然大波。国内芯片产业突然受到人们的关注。我身边很多人看着一条条新闻,不满道“我们的科技还是落后,受制于人,就会被动挨打!为什么几十年前,那么艰苦的条件下,导弹我们都能研制出来,现在条件越发好了,芯片技术却还要看人脸色?”忧国忧民的爱国意识高涨了起来。

  春节前后《厉害了我的国》看得人热血沸腾,作为爱国分子,首映当天,我就去电影院看了这部电影。复兴号,C919大飞机,蛟龙号,甚至宇宙飞船我们都能搞了,芯片那么小,有什么可怕的?可能很多非专业的人对半导体非常陌生,我就来科普一下,部分内容转载于网络。

  一、什么是半导体,什么是芯片,它们有啥关系?

  锗、硅、硒、砷化镓及许多金属氧化物和金属硫化物等物体,它们的导电能力介于导体和绝缘体之间,叫做半导体。这种半导体材料有许多用途,第一是利用它的电阻值随着光热线性可变,制作为热敏电阻以及光敏电阻等。第二,如果在纯净的半导体中适当地掺入微量杂质测其导电能力将会成百万倍地增加。利用这一特性可制造各种不同用途的半导体器件,如半导体二极管、三极管等。第三是制作集成电路,集成电路再封装成芯片。

  芯片是指含有集成电路(IC)的硅片,在自然界中的含半导体硅的石头,这些石头通过一个类似洗衣机的机器,经过离心力和化学反应提纯就成了单晶硅棒。单晶硅棒一般是圆柱体形状的,太厚了,再通过切割工艺切成薄薄的圆片,就是晶圆。最后在晶圆上集成电路,就是芯片了。

  通俗来说, 打个比方,比喻成大家好理解的东西,半导体是各种做纸的纤维,集成电路是一沓子纸,芯片就是书或者本子。

  二、为什么说半导体是电子产品的核心,信息产业的基石

  计算机的基础是1和0,有了1和0,就像数学有了10个数字,语言有了26个字母,人类基因有了AGCT,通过编码和逻辑运算等便可以表示世间万物。1946年的第一台计算机是通过真空管实现了1和0,共使用了18800个真空管,大约是一间半的教室大,六只大象重。

  通过在半导体材料里掺入不同元素,1947年在美国贝尔实验室制造出全球第一个晶体管。晶体管同样可以实现真空管的功能,且体积比电子管缩小了许多,用电子管做的有几间屋子大的计算机,用晶体管已缩小为几个机柜了。

  把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构,这便是集成电路,也叫做芯片和IC。集成电路中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。

  集成电路发明者为杰克·基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于硅(Si)的集成电路)。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。

  1965年,戈登·摩尔(GordonMoore)预测未来一个芯片上的晶体管数量大约每18个月翻一倍(至今依然基本适用),这便是著名的摩尔定律诞生。1968年7月,罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔从仙童(Fairchild)半导体公司辞职,创立了一个新的企业,即英特尔公司,英文名Intel为“集成电子设备(integratedelectronics)”的缩写。

  半导体是电子产品的核心,信息产业的基石,我拿手机来举例说明:

  诸如骁龙系列、麒麟系列、苹果A系列、联发科系列等CPU为微元件,手机基带芯片和射频芯片是逻辑IC;通常所说的4G运行内存RAM为DRAM,16G或者64G存储空间为NANDflash;音视频多媒体芯片为模拟IC。以上这些统统都是属于半导体的范畴。

  半导体位于电子行业的中游,上游是电子材料和设备。半导体和被动元件以及模组器件通过集成电路板连接,构成了智能手机、PC等电子产品的核心部件,承担信息的载体和传输功能,成为信息化社会的基石。

  半导体主要分为集成电路和半导体分立器件。半导体分立器件包括半导体二极管、三极管等分立器件以及光电子器件和传感器等。